(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心線を中心に回転可能に設けられたタービンホイールと、
前記タービンホイールを収容する収容部、および前記収容部の周囲を取り囲むように延び、前記タービンホイールに供給する気体が流通する気体供給通路が内部に規定された筐体と、
前記気体供給通路を流通する前記気体を前記タービンホイールに向けて吐出するノズル部と、
を備え、
前記ノズル部は、前記タービンホイール側に向かうにしたがって、前記気体供給通路の前記回転中心線方向の長さを狭めるように延びるノズル面を含み、
前記気体供給通路のうち、前記収容部の周縁部より外周側に位置し、前記タービンホイールの周方向に間隔をあけて配置され、前記気体供給通路からの前記気体を前記タービンホイールに向けて案内する案内通路を規定する複数の案内部材をさらに備え、
前記ノズル面は、前記案内通路に対して前記収容部側に位置し、
前記ノズル部は、前記ノズル面に対して、前記タービンホイールの周方向に隣り合う部分に形成された突出部を含み、
前記突出部における前記気体供給通路の前記回転中心線方向の長さは、前記ノズル面の前記回転中心線方向の長さよりも小さくされた、ターボチャージャ。
【請求項２】
前記回転中心線方向から平面視したときに、前記ノズル面は、前記案内通路の延在方向に向けて延びる、請求項１に記載のターボチャージャ。
【請求項３】
前記案内部材は、第１案内部材と、該第１案内部材に対して前記タービンホイール側に位置し、前記第１案内部材に対して、前記タービンホイールの周方向に相対的に移動可能に設けられた第２案内部材とを含み、
前記第２案内部材は、前記第１案内部材に対して相対的に移動することで、前記案内通路の吐出面積を調整可能とされた、請求項１または請求項２に記載のターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ターボチャージャに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ターボチャージャは、たとえば特開２０００−１９９４３３号公報（特許文献１）、特開平１１−１４８３６４号公報（特許文献２）、特開平１０−３７７５４号公報（特許文献３）および特開平５−１８２５８号公報（特許公報４）に開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１９９４３３号公報
【特許文献２】特開平１１−１４８３６４号公報
【特許文献３】特開平１０−３７７５４号公報
【特許文献４】特開平５−１８２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１では、大径円盤部は、回動が同期した隣り合う両開閉レバーの一方の開閉レバーと当接することによってノズルベーンの全開角度を制御する一方、両開閉レバーの他方の開閉レバーと当接することによってノズルベーンの全閉角度を制御するように開閉レバー間に設けられる技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、タービン側可動ノズルベーンの回動中心を後縁部に、スクロール側可動ノズルベーンの回動中心を前縁部に設ける技術が開示されている。
【０００５】
特許文献３では、ストッパがガイドの長手方向一端に当たったときにノズルベーンの全開位置を出し、ストッパがガイドの長手方向他端に当たっているときのノズルベーンの全閉位置を出す技術が開示されている。
【０００６】
特許文献４では、ノズルベーンを挟む両側の流路壁のうち一方をタービンホイール軸を中心として回動可能な可動壁、もう一方をそれに対向する固定壁とする技術が開示されている。
【０００７】
従来の可変ノズルターボチャージャにおいては、ノズルベーン間から吹き出た空気の体積は、急激に大きくなる。このように、空気の体積が急激に大きくなることで、大きな圧力損失が生じる。
【０００８】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、タービンホイールへ供給される気体の圧力損失の低減が図られたターボチャージャを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るターボチャージャは、回転中心線を中心に回転可能に設けられたタービンホイールと、タービンホイールを収容する収容部、および収容部の周囲を取り囲むように延び、タービンホイールに供給する気体が流通する気体供給通路が内部に規定された筐体と、気体供給通路を流通する気体をタービンホイールに向けて吐出するノズル部とを備える。
【００１０】
そして、上記ノズル部は、タービンホイール側に向かうにしたがって、気体供給通路の回転中心線方向の長さを狭めるように延びるノズル面を含む。
【００１１】
上記気体供給通路のうち、収容部の周縁部より外周側に位置し、タービンホイールの周方向に間隔をあけて配置され、気体供給通路からの気体をタービンホイールに向けて案内する案内通路を規定する複数の案内部材をさらに備え、ノズル面は、案内通路に対して収容部側に位置する。
【００１２】
上記ノズル部は、ノズル面に対して、タービンホイールの周方向に隣り合う部分に形成された突出部を含み、突出部における気体供給通路の回転中心線方向の長さは、ノズル面の回転中心線方向の長さよりも小さくされる。
【００１３】
好ましくは、上記回転中心線方向から平面視したときに、ノズル面は、案内通路の延在方向に向けて延びる。好ましくは、上記案内部材は、第１案内部材と、該第１案内部材に対してタービンホイール側に位置し、第１案内部材に対して、タービンホイールの周方向に相対的に移動可能に設けられた第２案内部材とを含み、第２案内部材は、第１案内部材に対して相対的に移動することで、案内通路の吐出面積を調整可能とされる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るターボチャージャによれば、タービンホイールに供給される空気の圧力損失の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本実施の形態に係るターボチャージャおよびこのターボチャージャを備えた車両について、図１から図６を用いて説明する。
【００１６】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係るターボチャージャ１００の断面図である。この図１に示すように、ターボチャージャ１００は、タービンホイール１３０と、このタービンホイール１３０を収容するタービンハウジング１４０とを備える。
【００１８】
タービンハウジング１４０内には、タービンホイール１３０を収容するタービン収容部１２８と、タービン収容部１２８の周縁部より外周側に位置し、タービンホイール１３０に供給する空気が流通する気体供給通路１４２とが規定されている。
【００１９】
タービンホイール１３０は、中心軸線１３１を中心に回転可能に設けられている。タービン収容部１２８は、円筒状に形成されており、気体供給通路１４２は、このタービン収容部１２８の周囲を取り囲むように環状に延びている。この気体供給通路１４２には、渦室１４１から気体が供給されており、渦室１４１には、エンジンからの排気ガス等の気体が供給されている。
【００２０】
気体供給通路１４２を規定するタービンハウジング１４０の内表面のうち、タービン収容部１２８の周縁部よりも、タービンホイール１３０の径方向外側に位置する部分には、複数の案内部材１１０がタービンホイール１３０の周方向に間隔をあけて配置されている。案内部材１１０は、タービン収容部１２８の周囲を取り囲むように、環状に複数配列している。周方向に隣接する案内部材１１０間に案内通路１２０が規定されている。
【００２１】
図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線における断面図である。この図２および上記図１において、気体供給通路１４２内のうち、案内部材１１０および案内通路１２０に対して、タービン収容部１２８側に位置する部分には、ノズル口１５５を規定するノズル部１５０が設けられている。
【００２２】
そして、渦室１４１、および案内通路１２０を通り、ノズル口１５５から気体がタービンホイール１３０に吹き付けられることで、タービンホイール１３０が回転する。
【００２３】
ノズル部１５０は、中心軸線１３１方向に間隔を隔てて配置されたノズル上壁部１５１およびノズル下壁部１５２を含む。ノズル口１５５は、ノズル上壁部１５１とノズル下壁部１５２との間に形成されており、中心軸線１３１を中心として環状に延びている。
【００２４】
なお、ノズル上壁部１５１およびノズル下壁部１５２は、案内部材１１０に対して、タービン収容部１２８側に位置している。
【００２５】
図３は、ノズル下壁部１５２およびその周囲に位置する部分を示す斜視図であり、図４は、ノズル下壁部１５２の一部を拡大視した斜視図である。
【００２６】
この図３に示すように、案内通路１２０は、案内部材１１０の表面のうち、タービンホイール１３０の回転方向Ｐ前方側に位置する側面１３２と、当該案内部材１１０に対して、回転方向Ｐ前方側に位置する案内部材１１０の表面のうち、回転方向Ｐ後方側に位置する側面１３３とによって規定されている。
【００２７】
案内部材１１０は、固定案内部１１１と、固定案内部１１１に対してタービン収容部１２８側に位置する可動案内部１２１とを備えている。
【００２８】
ここで、各可動案内部１２１は、環状に延びる連結部材１２５の上面上に間隔を隔てて設置されている。連結部材１２５は、図３に示す環状溝１２４内に収容されており、タービン収容部１２８の周方向に移動可能に設けられている。このように、可動案内部１２１は、固定案内部１１１に対して相対移動可能に設けられている。
【００２９】
そして、図３に示す側面１３２は、固定案内部１１１の側面１１２および可動案内部１２１の側面１２２によって規定されている。また、側面１３３は、固定案内部１１１の側面１１３および可動案内部１２１の側面１２３によって規定されている。
【００３０】
案内通路１２０は、回転方向Ｐ前方側に向かうに従って、タービン収容部１２８の周縁部に近接するように傾斜している。
【００３１】
ノズル下壁部１５２には、タービン収容部１２８の周方向に間隔を隔ててノズル溝１６０が形成されている。ノズル溝１６０は、案内通路１２０に対してタービン収容部１２８の径方向内方側に位置している。ノズル溝１６０の延在方向は、中心軸線１３１方向から平面視した際に、案内通路１２０の延在方向と一致するようになっている。
【００３２】
さらに、ノズル下壁部１５２のうち、ノズル溝１６０間に位置する部分には、突出部１６４が形成されており、この突出部１６４は、固定案内部１１１に対してタービン収容部１２８の径方向内方側に位置している。
【００３３】
なお、図２においてノズル上壁部１５１も、ノズル下壁部１５２と同様に構成されている。具体的にはノズル上壁部１５１にも、案内通路１２０に対してタービン収容部１２８側に位置する部分にノズル溝が形成されており、各ノズル溝が周方向に間隔を隔てて形成されている。そして、ノズル上壁部１５１に形成されたノズル溝と、ノズル下壁部１５２に形成されたノズル溝１６０とは、中心軸線１３１方向に対向するように形成されている。
【００３４】
図４に示すように、ノズル溝１６０は、タービン収容部１２８に向かうに従って、中心軸線１３１方向に沿って、ノズル上壁部１５１に近接するように傾斜するノズル面１６１と、このノズル面１６１の両側に形成され、ノズル面１６１と突出部１６４とを連設する側面１６２，１６３とを備えている。
【００３５】
さらに、ノズル上壁部１５１に形成されたノズル溝もノズル下壁部１５２のノズル溝１６０と同様に形成されている。具体的には、ノズル上壁部１５１のノズル溝の内表面は、タービン収容部１２８に向かうにしたがって、ノズル下壁部１５２に近接するように傾斜している。
【００３６】
このため、ノズル上壁部１５１に形成されたノズル溝と、ノズル下壁部１５２に形成されたノズル溝１６０とにおける中心軸線１３１方向の距離は、タービン収容部１２８に向かうに従って、小さくなる。
【００３７】
このため、案内通路１２０の開口部からタービン収容部１２８に向けて気体が吐出した際に、当該気体は、周方向に広がることができる一方で、中心軸線１３１方向に広がることが抑制されている。このため、ノズル口１５５内で気体の体積が急激に大きくなることが抑制されている。気体の急激な膨張を抑制することで、気体の圧力損失を低減することができる。特に、案内通路１２０側からタービン収容部１２８側に向かうに従って、ノズル溝間の距離が小さくなっているので、案内通路１２０の開口部から吐出した空気は、周方向に広がる一方で、中心軸線１３１方向に圧縮され、結果として、急激な体積膨張が抑制されてる。
【００３８】
なお、図４に示す例においては、ノズル面１６１は、傾斜面とされているが、湾曲面としてもよい。
【００３９】
側面１６２は、図３に示す側面１３２に連設するように設けられており、側面１３２の延在方向に延びている。側面１６３は、案内部材１１０の側面１３３に連設するように配置されており、側面１３３の延在方向に延びている。
【００４０】
このため、ノズル溝１６０は、案内通路１２０の開口部から吐出する気体を滑らかに、タービン収容部１２８に向けて案内することができ、気体の流通抵抗の低減が図られている。ここで、ノズル下壁部１５２の突出部１６４は、案内通路１２０のタービン収容部１２８側の開口部に対して、隣り合う部分に形成されており、突出部１６４の上面は、ノズル面１６１よりも、ノズル上壁部１５１側に位置している。
【００４１】
そして、ノズル上壁部１５１のうち、ノズル溝と隣り合う部分には、ノズル下壁部１５２に向けて突出する突出部が形成されており、突出部の下面は、ノズル溝の内表面よりも、ノズル下壁部１５２に向けて突出している。このノズル上壁部１５１に形成された突出部は、ノズル下壁部１５２に形成された突出部１６４と中心軸線１３１方向に対向する。
【００４２】
そして、中心軸線１３１方向におけるノズル下壁部１５２の突出部１６４と、ノズル上壁部１５１の突出部と間の距離は、ノズル下壁部１５２のノズル面１６１と、ノズル上壁部１５１のノズル面との間の距離よりも小さくなっている。
【００４３】
このため、案内通路１２０の開口部から吐出した空気が周方向に膨張したとしても、ノズル下壁部１５２の突出部１６４と、ノズル上壁部１５１の突出部とによって、気体の膨張を抑制することができる。これにより、圧力損失の低減をさらに図ることができる。
【００４４】
図５は、全開状態の案内通路１２０およびその周囲を示す平面図である。この図５に示す状態においては、可動案内部１２１は、固定案内部１１１の前方側に位置しており、案内通路１２０は、全開状態とされている。
【００４５】
図６は、全閉状態の案内通路１２０およびその周囲を示す平面図である。この図６にしめす可動案内部１２１は、図５に示す状態から固定案内部１１１に対してタービン収容部１２８の周方向に相対的に移動している。
【００４６】
そして、案内通路１２０の開口部は、可動案内部１２１によって閉塞されている。これにより、タービンホイール１３０に供給される気体の流れが略なくなる。
【００４７】
なお、側面１１２の固定案内部１１１に対する相対的な回動角度を調整することで、案内通路１２０の開口部（吐出面積）を調整することができ、案内通路１２０を通過してタービンホイール１３０に供給される気体の流量を連続的に変化させることができる。
【００４８】
なお、本実施の形態に係るターボチャージャ１００においては、固定案内部１１１の位置を固定し、側面１１２を相対移動可能としたが、これに限られなず、可動案内部１２１の位置を固定し、固定案内部１１１を可動案内部１２１に対して移動可能としてもよい。
【００４９】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、ターボチャージャに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態に係るターボチャージャの断面図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】ノズル下壁部およびその周囲に位置する部分を示す斜視図である。
【図４】ノズル下壁部の一部を拡大視した斜視図である。
【図５】全開状態の案内通路およびその周囲を示す平面図である。
【図６】全閉状態の案内通路およびその周囲を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１００  ターボチャージャ、１１０  案内部材、１１１  固定案内部、１１２，１１３  側面、１２０  案内通路、１２１  可動案内部、１２４  環状溝、１２５  連結部材、１２８  タービン収容部、１３０  タービンホイール、１３１  中心軸線、１４０  タービンハウジング、１４１  渦室、１４２  気体供給通路、１５０  ノズル部、１５１  ノズル上壁部、１５２  ノズル下壁部。
【図１】
0005221205.tif 000002
【図２】
0005221205.tif 000003
【図３】
0005221205.tif 000004
【図４】
0005221205.tif 000005
【図５】
0005221205.tif 000006
【図６】
0005221205.tif 000007